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AI检测炭疽病 有助于打击生物恐怖主义

查看: 2657 | 评论: 0 | 发布者: admin |来自: cnBeta

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据外媒报道,为了打击生物恐怖主义,韩国的科学家们已经训练人工智能来迅速发现炭疽病。这项新技术还做不到100%的准确率,但比目前的测试方法要快几个数量级。它可以彻底改变筛选神秘的“白色粉末”炭疽病原体芽孢,这已成为一种致命的生物武器。

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韩国科学技术院的研究人员将全息显微镜与人工智能技术相结合。他们创建的算法可以分析细菌芽孢的图像,以在不到一秒钟内确定它们是否属于炭疽病原体芽孢。根据上周在《科学进步》(Science Advances)杂志上发表的论文,这项技术的准确率已达96%。

炭疽病是一种由炭疽芽孢杆菌引起的疾病。人们在处理受感染动物的皮肤或肉类时,会意外地感染炭疽病。但炭疽也可能是一种危险的生物武器:2001年,在邮寄品中出现“白色粉末”炭疽病原体芽孢感染了22人,造成5人死亡。

一旦炭疽芽孢杆菌进入体内,它们会快速繁殖,会导致人们出现皮肤坏死、溃疡、焦痂和周围组织广泛水肿及毒血症等症状。如果不治疗,至少85%感染炭宜芽胞杆菌的人会死亡,有时在症状出现后一到两天内就会死亡。因此,快速检测炭疽是很重要的。

现在,最常见的方法之一是分析芽孢的遗传物质。但是,通常需要给芽孢一点时间繁殖,以产生足够的遗传物质进行分析。为了寻求更快的筛选技术,这项研究的主要作者、物理学家YongKeun Park与韩国国防科学研究所合作。

Park转向一种称为全息显微镜的成像技术:与传统的显微镜不同,传统的显微镜只能捕获物体的光散射强度,全息显微镜也可以捕获光束的行进方向。由于细胞的结构和组成可以改变光线如何反射,研究人员怀疑全息显微镜可能捕捉到由炭疽产生的芽胞与由密切相关但毒性较小的物质产生的芽胞之间的关键但微妙的差异。

然后,Park和他的团队训练了一种深入学习算法,从五种不同细菌种类的400多个个体芽胞中发现这些关键差异。一种是炭疽芽孢杆菌,其引起炭疽,四种是密切相关的doppelgängers。经过训练,人工智能将炭疽芽孢杆菌与非炭疽芽孢杆菌物种区分开来的准确性为96%。

接下来,Park希望为神经网络提供更多的孢子图像,以提高准确性。同时,该方法可用作预筛选工具,用于快速确定人们接触的白色粉末是否为炭疽芽孢杆菌,以及是否应启动抗生素。

(编辑:王星 见习编辑:于思洋)
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